【研究分野】応用物性

【研究領域課題番号】02352016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピタクシ- / エピタクシャル成長 / 超伝伝導薄膜 / 半導体薄膜 / タイヤモンド薄膜 / 反射高速電子回折 / 電子顕微鏡

【研究成果の概要】

本総合研究の分担研究者は、エピタクシ-解析手法の研究者、超伝導体薄膜研究者、高温超伝導体薄膜研究者、ダイヤモンド薄膜研究者等から構成されているが、互いに有機的に協力して研究を遂行してきた。先ずRHEED(反射高速電子回折)、TRAXS(全反射角X線分光)電子顕微鏡などを用いて、Si(100)表面において、Insbの吸着・成長の素過程の詳しい研究、エピタクシ-法により、1原子層のGeやSnを表面から数原子層の所に埋め込む(ド-プ)実験、UHVーSEMによるSi(111)上のAu、Agの吸着構造の研究などを行った。酸化物高温超伝導体については、マグネトロンスパッタリング法等により、エピタクシャル成長薄膜の研究を行い、高品質の薄膜の形成法、エピタクシャル成長の制御法、トンネル接合の形成法などの研究を行った。ダイヤモンド薄膜については、様々なCVD法により薄膜を作成し、その構造や成長方位、核の発生場所やその分布等の研究を行った
平成2年11月19〜21日に、「ホテル伊豆高原」において、研究会を開催し、研究成果の発表、討論、情報の交換等を行った。またエピタクシ-の研究の歴史、現状、将来性等に付いて、国内的、国際的な立場から分析、討論した。その結果、これに関する日本の研究の実績は高く、これを重点領域研究としてさらに飛躍的に発展させることは、基礎科学的な観点からしても極めて重要であるばかりでなく、産業界に与えるインパントも莫大であり、社会的な要請も極めて大きいと考える意見が圧倒的であり、これを緊急に取り上げて推進させる必要があるという結論に至った。その後8人の世話人が選出され、小会合、アンケ-トによる調査、意見の交換等を重ね、重点領域研究の申請書を作成した。

【研究種目】総合研究(B)

【研究期間】1990

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)

【研究分野】応用物性

【研究領域課題番号】01460077 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多孔質シリコン / ガリウム・ひ素 / 分子線エピタキシャル成長 / 光電子分光法 / 高速イオン散乱法 / 反射高速電子線回折 / 初期成長過程 / 欠陥 / 多孔質Si / 電子顕微鏡 / SOI構造 / 高イオン散乱法 / ガリウムヒ素 / 光電子分光 / 反射高速電子回折 / 欠陥の低減

【研究成果の概要】

Si上へのGaAsエピタキシャル成長は格子定数及び熱膨張係数の差により、転位等の多数の欠陥が導入される。本研究ではこの欠陥を低減するために、多孔質Si上へのGaAs分子線エピタキシャル成長を試みた。得られた成果は以下の通りである。
(1)多孔質Si上に直接GaAsを成長させ、その初期過程の解明及び欠陥の評価を、反射高速電子線回折法、X線及び紫外線光電子分光法、高速イオン散乱法を用いて行った。その結果、成長時に多孔質Siは形態変化し、多くのファセットが形成され、このため欠陥が導入されることが判明した。
(2)この形態変化を防ぐために、多孔質Siを酸化し、孔の側面を酸化膜で保護した上に薄いSiを成長し、さらにGaAsを成長した。これにより、ウェ-ハの湾曲の大きさが従来より減少し、熱膨張係数の差による熱的歪が緩和されていることが分かったが、透過電子顕微鏡による観察から、まだ欠陥が多数存在することが明らかになった。これは多孔質Siの清浄化とその上への薄いSi膜の成長に起因することが分かった。
(3)この為、p^+ Si上にあらかじめ薄いnSiを成長させ、部分的にnSiを除去し、p^+ Siのみ選択的に多孔質化し、その上にGaAsを成長させることを試みた。また、多孔質Siのみを酸化し、SOI構造とし、その上にGaAs層を成長させることも試みた。いずれの方法でも、GaAsエピタキシャル成長ができることは確認したが、まだ欠陥の評価までには至っていない。今後の残された課題である。また、この研究の過程で1μm位の非常に薄いSi上にGaAs層を成長させると、表面は鏡面となり、良好な成長層が得られる可能性が高いことが分かった。以上より、多孔質Si上へのGaAsエピタキシャル成長の基礎が得られた。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1989 - 1991

【配分額】6,400千円 (直接経費: 6,400千円)